CN102398037A

CN102398037A - 控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿

Info

Publication number: CN102398037A
Application number: CN2011103226504A
Authority: CN
Inventors: 谷亩; 田荣周
Original assignee: SICHUAN KELITE CEMENTED CARBIDE CO Ltd
Current assignee: SICHUAN KELITE CEMENTED CARBIDE CO Ltd
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2012-04-04

Abstract

本发明的控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿，涉及硬质合金制造技术领域，旨在解决现有硬质合金带喇叭状喷嘴长管材、棒材烧结过程中存在弯曲变形等技术问题。本发明由两个V型开口角度相同且相对接合的V型舟皿（3）和一个石墨舟皿垫板（4）组合构成，V型舟皿（3）中部设有V形槽，两个V型舟皿（3）相对接合形成的方形锥台状空腔与设于石墨舟皿垫板（4）中部的圆孔相贯通，两者之轴中心线相重合；石墨舟皿垫板（4）上的圆孔直径大于压坯小头直径；V形槽的V型底线与V型舟皿（3）的侧平面（A）形成角度γ；V型槽的开口角度在轴向垂直投影方向角度为2α，2α的角平分线在轴向垂直方向的投影重合并与V型舟皿（3）的侧平面（A）垂直。

Description

控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿

技术领域

本发明涉及硬质合金制造技术领域，特别是控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿。

背景技术

硬质合金产品制造工艺主要由混合料制备、成形和烧结三个部分组成。引起毛坯烧结变形的主要因素有压坯各部位密度均匀性和压坯烧结装舟摆放方式。压坯各部位密度不同，压坯烧结各部位收缩系数就不同。喇叭状喷嘴长管材压坯成型方法通常是采用挤压和等静压压制，再经车加工成喇叭状喷嘴长管材压坯。挤压和等静压成型方式压坯各部位密度基本一致，各部位收缩系数基本一致，由压坯密度不同引起的烧结变形可以忽略。烧结前成形压坯的孔隙率在40~50%之间，烧结成最终产品毛坯（说明：硬质合金产品烧结前称压坯，烧结出炉时称毛坯，毛坯加工后称成品）时会发生巨大的收缩；硬质合金的烧结属液相烧结，粘结相金属Co或Ni所占体积在10~35%之间，在1400⁰C左右高温烧结时，粘结相会成为一种半熔状态的液体；压坯放在石墨舟皿上进行烧结，石墨舟皿的平放很难达到绝对水平。喇叭状喷嘴长管材烧结时，如果采用压坯一端接触舟板的常规直立式摆放，由于前述三个因素的影响产品很容易发生弯曲变形。长期以来业内都采用如图1所示靠合金自重悬直方式来进行烧结，这样虽然排除了上述不利因素，但在装舟时压坯横切面一圈圆与石墨皿相接触，压坯易左右摇摆，操作工人很难将压坯装垂直，故烧结出来的产品弯曲变形大；且在烧结冷却收缩过程中一圈圆与石墨舟皿相接，在重力作用下，喇叭状表面会出现收缩拉伤痕迹。虽然经过反复整形烧结可以减小一定的弯曲度，反复烧结除生产成本增加外还会影响材质的性能。采用什么方法一次性烧结来控制喇叭状喷嘴长管材产品的弯曲变形是业内尚未解决的难题。

发明内容

本发明旨在解决现有硬质合金带喇叭状喷嘴长管材、棒材烧结过程中存在弯曲变形等技术问题，以提供一种能实现烧结全过程喇叭嘴部位双卡位四母线夹持支撑来控制硬质合金带喇叭状喷嘴长管、棒材烧结弯曲变形的异形舟皿。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿，由两个V型开口角度相同且相对接合的V型舟皿3和一个石墨舟皿垫板4组合构成，两个V型舟皿3的中部均设有V形槽，两个V型舟皿3相对接合形成的方形锥台状空腔与设于石墨舟皿垫板4中部的圆孔相贯通，两者之轴中心线相重合；石墨舟皿垫板4上的圆孔直径大于压坯小头直径；V形槽的V型底线与V型舟皿3的侧平面A形成角度γ； V型槽的开口角度在轴向垂直投影方向角度为2α，2α的角平分线在轴向垂直方向的投影重合并与V型舟皿3的侧平面A垂直。

本发明的控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿，其中所述V形槽的V形底线与V型舟皿3的侧平面形成角度γ与产品二分之一锥度角β二者之间满足如下关系式：

。

本发明的控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿，其中所述V形槽的V型底线法向投影方向的二分之一角θ与V型舟皿3侧平面形成角度γ二者之间满足如下关系式：

tgθ=1/ Cosγ。

本发明的控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿，其中所述二个V型舟皿3和石墨舟皿垫板4为一工件组，异形舟皿由数个前述的工件组纵向和/或横向排列构成。

本发明控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿的有益效果：

1．实现了烧结收缩全过程喇叭状喷嘴锥度部分轴向四母线双卡位支撑，合金自重悬直，能够很好的控制弯曲变形。

2．选择控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿只与喇叭嘴产品锥度有关，与规格和尺寸大小无关，即只要锥度相同的产品都可用同一舟皿来烧结。

3．选择控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿与混合料的收缩性能无关，不同混合料相同锥度的产品都可以用同一舟皿烧结。

附图说明

图1 传统装舟烧结示意图

图2 本发明压坯装舟状态的立体剖切示意图

图3 本发明立体示意图

图4 本发明压坯装舟状态主视剖切图

图5 本发明压坯装舟状态府视图

图6本发明异形舟皿AV型底线法向投影主视图

图7本发明异形舟皿AV型底线法向投影左视剖切图

图8本发明异形舟皿AV型底线法向投影府视图

图9喇叭嘴产品示意图

图中标号说明：

1 喇叭状压坯、2 传统石墨舟皿、3 V型舟皿、4 石墨舟皿垫板、5喇叭嘴大头与石墨舟皿相接触的任一截面圆、6喇叭嘴小头与石墨舟皿相接触的任一截面圆、β 产品二分之一锥度角、α V型舟皿之V形槽二分之一角度、γ　V型舟皿之V形底线与V型舟皿侧平面的夹角、R 喇叭嘴毛坯大头与V型舟皿截面圆半径、r 喇叭嘴毛坯小头半径、θ　V型舟皿之V形底线法向投影V形槽A二分之一角、h　V型舟皿喇叭嘴毛坯小头截面圆V形槽在轴向方向投影的深度、H　V型舟皿喇叭嘴毛坯大头截面圆V形槽在轴向方向投影的深度、L　喇叭嘴毛坯在轴向方向相接触的长度、D　V型舟皿喇叭嘴毛坯小头截面圆V形槽在轴向方向投影的二分之一宽度、S　V型舟皿喇叭嘴毛坯小头截面圆V形槽深度h在V型舟皿V形底线法向投影上的长度、A V型舟皿的侧平面

具体实施方式

以下对本发明的技术方案通过如下技术论证予以说明。

作一条垂直于舟皿侧平面的直线，在直线上任意取两点，一点为喇叭嘴毛坯小头截面圆与V型舟皿相切的V形角的顶点，一点为喇叭嘴毛坯大头截面圆V型舟皿相切的V形角的顶点。V型槽的开口角2α的角平分线在轴向垂直方向的投影重合并与舟皿侧面垂直，V型槽的V型底线主视投影成一斜线，侧视投影为一条直线，斜线与侧面夹角180⁰-γ。

设：喇叭嘴毛坯大头截面圆与V型舟皿相切半径为R，喇叭嘴毛坯小头截面圆与V型舟皿相切半径为r， V型舟皿在轴向垂直方向投影之V形槽的二分之一角度为α，V型舟皿的V 形底线与舟皿侧平面成夹角γ；喇叭嘴毛坯小头半径为r。参阅图4、图5：

一：α、β与γ关系

由图4、图5可知，要使产品不发生弯曲，中心轴线应为一条直线。设喇叭嘴产品在轴向垂直投影方向毛坯任一截面大头中心与V形槽底线高度为H，小头为h

则有：

L=（R- r）/tgβ

H= R/ Sinα

h= r / Sinα

∵ h1= H- h

∴ h1= R/ Sinα- r / Sinα=( R- r)/ Sinα

又∵ tgγ= h1/L

∴ tgγ=( R- r)/ Sinα：（R- r）/tgβ= tgβ/ Sinα

∴ tgγ= tgβ/ Sinα

通常α角取45⁰则有

从上式看出，无论什么牌号的合金，异形舟皿只与喇叭嘴产品锥度有关，与规格和尺寸大小无关，即只要锥度相同的产品都可用同一舟皿来烧结且毛坯喇叭嘴锥度部分在烧结冷却全过程中都有不同的四条母线双卡位同时支撑着毛坯，从而控制了毛坯的弯曲变形。设计时控制V型舟皿喇叭嘴毛坯小头截面圆V形槽在轴向方向投影的深度h的大小，使喇叭嘴产品在烧结冷却收缩后不掉出V型舟皿即可。

二：θ、β与γ关系

从图4、5、6、7、8得知：

tgθ=D/S S= D/ tgθ

Cosγ=S/h S= Cosγ*h h= r/ Sinα

∴ D/ tgθ= Cosγ*h

又∵ D为V型舟皿喇叭嘴毛坯小头截面圆V形槽在轴向方向投影的二分之一宽度，它在V型舟皿的V形槽底线法向方向的投影是不变的

∴ D= r/Cosα

∴ r/Cosα：tgθ= Cosγ*h= Cosγ* r/ Sinα

∴ r/ Cosαtgθ= r Cosγ/ Sinα

∴ tgθ=tgα/ Cosγ

通常α角取45⁰则有

tgθ=1/ Cosγ

说明：θ角是用于V型舟皿的V形槽加工用的，非常重要，其具体加工方法为：

1.用一块宽度、长度与石墨舟皿垫板相等、厚度（厚度由L确定）适中的长方体石墨，将它夹在万能平口钳上，平口钳搬γ角，用2θ角的刀具铣V 形槽（铣时控制V 形槽深度h），铣出来的V型舟皿两个组合就能实现喇叭嘴毛坯锥度部分在烧结冷却全过程中都有不同的四条母线双卡位同时支撑着毛坯。

2. 用一块宽度、长度与石墨舟皿垫板相等、厚度（厚度由L确定）适中的长方体石墨，将它夹在万能平口钳上，平口钳搬γ角，铣床头搬θ角铣出来的V 形槽（铣时控制V 形槽深度h），铣出来的V型舟皿两个组合就能实现喇叭嘴毛坯锥度部分在烧结冷却全过程中都有不同的四条母线双卡位同时支撑着毛坯。

本发明的控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿，通过如下实施方式予以进一步说明。

实施例1

如图9形状，材料为YG6，喇叭嘴长管材、棒材作烧结处理。石墨舟皿材料选石墨化程度高的，颜色铁黑光亮，呈半金属光泽，手感光滑柔腻，敲击声音低沉。V型槽粗糙度0.8以上，这样可以降低毛坯在冷却收缩过程中由摩擦阻力带来的弯曲变形。

设图9形状喇叭嘴长管材二分之一锥度角β为20⁰，α角设为45⁰，根据公式：

tgγ=2 tgβ/

Figure 2011103226504100002DEST_PATH_IMAGE005

tgγ=2 tg20⁰/

计算得出：γ=27.236⁰

tgθ=1/ Cosγ tgθ=1/ Cos27.236⁰

θ=48.359⁰

实施例2

设图9形状喇叭嘴长管材二分之一锥度角β为10⁰，α角设为45⁰，根据公式：

tgγ=2 tgβ/

tgγ=2 tg10⁰/

计算得出：γ=14.002⁰

tgθ=1/ Cosγ tgθ=1/ Cos14.002⁰

θ=45.864⁰

根据上述的实施例1和2中计算得出的α、β、γ和θ值，可制造适用于硬质合金喇叭嘴长管材、棒材烧结用的异形舟皿，采用本发明的控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿，毛坯在冷却收缩过程中任一瞬间，喇叭嘴毛坯锥度部分在烧结冷却全过程中都有不同的四条母线双卡位同时支撑着毛坯，因此控制了毛坯的弯曲变形。在实际生产过程中，只要石墨舟皿材料选得当，V型槽粗糙度在0.8以上，产品长度250mm以内其弯曲变形绝大部分都控制在0.5以内。

综上所述，本发明的控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿，具有能够很好的控制硬质合金喇叭状材料烧结弯曲变形、与产品规格尺寸关联度小和与混合料的收缩性能无关等优点，可适用于硬质合金制造技术领域。

Claims

1.控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿，其特征在于：由两个V型开口角度相同且相对接合的V型舟皿（3）和一个石墨舟皿垫板（4）组合构成，两个V型舟皿（3）的中部均设有V形槽，两个V型舟皿（3）相对接合形成的方形锥台状空腔与设于石墨舟皿垫板（4）中部的圆孔相贯通，两者之轴中心线相重合；石墨舟皿垫板（4）上的圆孔直径大于压坯小头直径；V形槽的V型底线与V型舟皿（3）的侧平面（A）形成角度γ； V型槽的开口角度在轴向垂直投影方向角度为2α，2α的角平分线在轴向垂直方向的投影重合并与V型舟皿（3）的侧平面（A）垂直。

2.根据权利要求1所述的控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿，其特征在于：所述V形槽的V形底线与V型舟皿（3）的侧平面形成角度γ与产品二分之一锥度角β二者之间满足如下关系式：tgγ=2 tgβ/

。

3.根据权利要求1所述的控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿，其特征在于：所述V形槽的V型底线法向投影方向的二分之一角θ与V型舟皿（3）侧平面形成角度γ二者之间满足如下关系式：tgθ=1/ Cosγ。

4. 根据权利要求1所述的控制硬质合金喇叭状材料烧结变形的异形舟皿，其特征在于：所述二个V型舟皿（3）和石墨舟皿垫板（4）为一工件组，异形舟皿由数个前述的工件组纵向和/或横向排列构成。